JP2010123714A - 極端紫外光光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】極端紫外光光源装置の集光点以降における角度分布特性が悪化して非対称になったことを検知できるようにすること。
【解決手段】レーザービームを照射して固体の原料Ｍを気化させ、放電電極２ａと２ｂの間にパルス電力供給部３からパルス電力を供給し、放電電極２ａ．２ｂ間で放電を発生させる。これにより高温プラズマが発生し、ＥＵＶ光が放射される。集光反射鏡６の光軸を中心とする円環上に、検知手段２０が配置され、検知手段２０内には、ピンホールを有する２つの絞り部材が配置され、ピンホールは、集光点Ｐと集光反射鏡６の光反射面６ａにおける任意の点とを結ぶ仮想線上に並ぶように配置される。このピンホールを通過した光は、受光素子に入射する。この受光素子で検知した照度データに基いて集光点Ｐに集光されたＥＵＶ光の角度分布変動を求めることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザービームを照射して固体の原料Ｍを気化させ、放電電極２ａと２ｂの間にパルス電力供給部３からパルス電力を供給し、放電電極２ａ．２ｂ間で放電を発生させる。これにより高温プラズマが発生し、ＥＵＶ光が放射される。集光反射鏡６の光軸を中心とする円環上に、検知手段２０が配置され、検知手段２０内には、ピンホールを有する２つの絞り部材が配置され、ピンホールは、集光点Ｐと集光反射鏡６の光反射面６ａにおける任意の点とを結ぶ仮想線上に並ぶように配置される。このピンホールを通過した光は、受光素子に入射する。この受光素子で検知した照度データに基いて集光点Ｐに集光されたＥＵＶ光の角度分布変動を求めることができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、極端紫外光（以下、単にＥＵＶ光ともいう）を放射させる極端紫外光光源装置（以下、単に、ＥＵＶ光源装置ともいう）に関する。特に、次世代の半導体集積回路の露光用光源として期待される極端紫外光光源装置に関する。
半導体集積回路の微細化および高集積化が進むにつれて、その製造用の露光装置には解像度の向上が要求されている。解像度を向上させるには、短波長の光を放射する露光用光源を使用することが一般的である。
短波長の光を放射する露光用光源としては、エキシマレーザ装置が使用されているが、それに代わる次世代の露光用光源として、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光を放射する極端紫外光光源装置の開発が進められている。
極端紫外光を発生させる方法の一つとして、極端紫外光放射源を含む放電ガスを加熱・励起することにより高密度高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射させる極端紫外光を取出す方法がある。このような方法を採用する極端紫外光光源装置は、高密度高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と、ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とに大別される。
短波長の光を放射する露光用光源としては、エキシマレーザ装置が使用されているが、それに代わる次世代の露光用光源として、特に波長１３．５ｎｍの極端紫外光を放射する極端紫外光光源装置の開発が進められている。
極端紫外光を発生させる方法の一つとして、極端紫外光放射源を含む放電ガスを加熱・励起することにより高密度高温プラズマを発生させ、このプラズマから放射させる極端紫外光を取出す方法がある。このような方法を採用する極端紫外光光源装置は、高密度高温プラズマの生成方式により、ＬＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式と、ＤＰＰ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式とに大別される。
ＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置は、極端紫外光放射源を含む原料からなるターゲットに対してレーザー光を放射して、レーザアブレーションによって高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。
ＤＰＰ方式の極端紫外光光源装置は、極端紫外光放射源を含む放電ガスが供給された電極間に、高電圧を印加することで放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。このようなＤＰＰ方式の極端紫外光光源装置は、ＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置に比して、光源装置を小型化することができ、さらに、光源システムの消費電力が小さいという利点があることから、実用化が期待されている。
ＤＰＰ方式の極端紫外光光源装置は、極端紫外光放射源を含む放電ガスが供給された電極間に、高電圧を印加することで放電により高密度高温プラズマを生成し、そこから放射される極端紫外光を利用するものである。このようなＤＰＰ方式の極端紫外光光源装置は、ＬＰＰ方式の極端紫外光光源装置に比して、光源装置を小型化することができ、さらに、光源システムの消費電力が小さいという利点があることから、実用化が期待されている。
上記した高密度高温プラズマを発生させる原料としては、１０価前後のＸｅ（キセノン）イオンが知られているが、より強い極端紫外光を放射させるための原料として、Ｌｉ（リチウム）イオン、Ｓｎ（スズ）イオンが注目されている。
例えば、Ｓｎは、高密度高温プラズマの発生に必要な電気入力と波長１３．５ｎｍの極端紫外光の放射強度との比で与えられる極端紫外光変換効率がＸｅよりも数倍大きいことから、大出力の極端紫外光を得るための放射源として期待されている。例えば、特許文献１に示されるように、極端紫外光放射源として、例えばＳｎＨ4 （スタナン）ガスを使用した極端紫外光光源装置の開発が進められている。
近年では、上記のＤＰＰ方式において、放電が発生する電極表面に供給された固体もしくは液体のＳｎやＬｉに対してレーザビーム等のエネルギービームを照射することにより気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が非特許文献１に開示されている。
例えば、Ｓｎは、高密度高温プラズマの発生に必要な電気入力と波長１３．５ｎｍの極端紫外光の放射強度との比で与えられる極端紫外光変換効率がＸｅよりも数倍大きいことから、大出力の極端紫外光を得るための放射源として期待されている。例えば、特許文献１に示されるように、極端紫外光放射源として、例えばＳｎＨ4 （スタナン）ガスを使用した極端紫外光光源装置の開発が進められている。
近年では、上記のＤＰＰ方式において、放電が発生する電極表面に供給された固体もしくは液体のＳｎやＬｉに対してレーザビーム等のエネルギービームを照射することにより気化し、その後、放電によって高温プラズマを生成する方法が非特許文献１に開示されている。
図７は、特許文献１に示すＥＵＶ光源装置を簡易的に説明するための図である。
ＥＵＶ光源装置は、一対の円板状の放電電極２ａ，２ｂが収容される放電部１ａと、ホイルトラップ５と集光反射鏡６とが収容されるＥＵＶ集光部１ｂとを備えている。
放電部１ａには、一対の円板状の放電電極２ａ、２ｂが配置されている。一対の円盤状の電極２ａ．２ｂは、絶縁部材２ｃを挟んで図７の紙面において上下に配置されている。
紙面の下方に位置する放電電極２ｂには、モータ２ｄの回転軸２ｅが取付けられている。放電電極２ａ、２ｂは、摺動子２ｇ、２ｈを介してパルス電力供給部３に接続されている。
放電電極２ｂの周辺部には溝部２ｉが設けられ、この溝部２ｉに高温プラズマを発生させるための固体の原料Ｍ（ＬｉまたはＳｎ）が配置されている。
ＥＵＶ光源装置は、一対の円板状の放電電極２ａ，２ｂが収容される放電部１ａと、ホイルトラップ５と集光反射鏡６とが収容されるＥＵＶ集光部１ｂとを備えている。
放電部１ａには、一対の円板状の放電電極２ａ、２ｂが配置されている。一対の円盤状の電極２ａ．２ｂは、絶縁部材２ｃを挟んで図７の紙面において上下に配置されている。
紙面の下方に位置する放電電極２ｂには、モータ２ｄの回転軸２ｅが取付けられている。放電電極２ａ、２ｂは、摺動子２ｇ、２ｈを介してパルス電力供給部３に接続されている。
放電電極２ｂの周辺部には溝部２ｉが設けられ、この溝部２ｉに高温プラズマを発生させるための固体の原料Ｍ（ＬｉまたはＳｎ）が配置されている。
上記のＥＵＶ光源装置においては、放電電極２ｂの溝部２ｉに配置された高温プラズマ用の原料に対し、レーザービーム照射機４から、レーザ入射窓４ａを介してレーザービームが照射され、固体の原料が放電電極２ａと２ｂとの間で気化する。
この状態で、放電電極２ａと２ｂの間にパルス電力供給部３からパルス電力が供給され、放電電極２ａのエッジ部分と放電電極２ｂのエッジ部分との間で放電が発生し、ＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、ホイルトラップ５を介してＥＵＶ集光部１ｂに入射し、集光反射鏡６によって、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに集められ、ＥＵＶ光出射窓７から出射する。
ＥＵＶ光出射窓７の先には、ＥＵＶ光を所定の範囲に絞り込むためのアパーチャー部材８が設けられる。アパーチャー部材８は、中央に開口を有するドーナツ状のもので、当該開口が集光点Ｐに位置するように配置される。
「リソグラフィ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の現状と将来展望」J.Plasma Fusion Res.2003年３月,Vol.79.No.3, P219-260 特開２００４−２７９２４６号公報
この状態で、放電電極２ａと２ｂの間にパルス電力供給部３からパルス電力が供給され、放電電極２ａのエッジ部分と放電電極２ｂのエッジ部分との間で放電が発生し、ＥＵＶ光が放射される。放射されたＥＵＶ光は、ホイルトラップ５を介してＥＵＶ集光部１ｂに入射し、集光反射鏡６によって、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに集められ、ＥＵＶ光出射窓７から出射する。
ＥＵＶ光出射窓７の先には、ＥＵＶ光を所定の範囲に絞り込むためのアパーチャー部材８が設けられる。アパーチャー部材８は、中央に開口を有するドーナツ状のもので、当該開口が集光点Ｐに位置するように配置される。
「リソグラフィ用ＥＵＶ（極端紫外）光源研究の現状と将来展望」J.Plasma Fusion Res.2003年３月,Vol.79.No.3, P219-260
しかしながら、このようなＥＵＶ光源装置においては、以下に説明するような実用上の問題があった。
すなわち、極端紫外光光源装置を長時間にわたって点灯駆動した場合は、集光点Ｐ以降の角度分布特性が悪化して角度分布特性が非対称になるという問題があった。
角度分布特性が悪化して非対称になる原因は、例えば、以下の３つの原因が考えられる。
（１）点灯駆動時間の経過とともに放電電極が磨耗していくことにより、一対の放電電極間に形成されるプラズマの位置が、点灯初期の状態と比べて変動する。
（２）ホイルトラップが、放電電極から発せられる熱により高温状態になって、熱歪みを生じて変形する。
（３）集光反射鏡に歪みが生じる。
すなわち、極端紫外光光源装置を長時間にわたって点灯駆動した場合は、集光点Ｐ以降の角度分布特性が悪化して角度分布特性が非対称になるという問題があった。
角度分布特性が悪化して非対称になる原因は、例えば、以下の３つの原因が考えられる。
（１）点灯駆動時間の経過とともに放電電極が磨耗していくことにより、一対の放電電極間に形成されるプラズマの位置が、点灯初期の状態と比べて変動する。
（２）ホイルトラップが、放電電極から発せられる熱により高温状態になって、熱歪みを生じて変形する。
（３）集光反射鏡に歪みが生じる。
このように、集光点Ｐ以降における極端紫外光の角度分布特性が悪化して非対称になった場合は、被処理体に露光ムラが生じる虞がある。
ところが、従来の極端紫外光光源装置においては、このような集光点Ｐ以降における極端紫外光の角度分布特性が悪化して非対称になったことを検知することは、実施されていなかった。このため、前記した放電電極の磨耗によるプラズマ位置の移動、ホイルトラップの熱歪み、集光反射鏡の歪み等の原因で、集光点Ｐ以降における極端紫外光の角度分布特性が悪化しても、これを把握できず、被処理体に露光ムラ等が生じることがあった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、極端紫外光光源装置の集光点以降における角度分布特性が悪化して非対称になったことを検知できるようにすることである。
ところが、従来の極端紫外光光源装置においては、このような集光点Ｐ以降における極端紫外光の角度分布特性が悪化して非対称になったことを検知することは、実施されていなかった。このため、前記した放電電極の磨耗によるプラズマ位置の移動、ホイルトラップの熱歪み、集光反射鏡の歪み等の原因で、集光点Ｐ以降における極端紫外光の角度分布特性が悪化しても、これを把握できず、被処理体に露光ムラ等が生じることがあった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、極端紫外光光源装置の集光点以降における角度分布特性が悪化して非対称になったことを検知できるようにすることである。
本発明に係るＥＵＶ光源装置においては、一対の放電電極間に形成されるプラズマが空間的広がりを有する。このため、当該プラズマから放射されるＥＵＶ光の全てが、ＥＵＶ光源装置の集光点に集光するわけではなく、集光点に集光しない光は、露光装置内に導かれることはない。したがって、当該集光点に集光しないＥＵＶ光の角度分布の変動を検知したところで意味は無い。
そこで、本発明においては、集光点に集光しないＥＵＶ光をカットし、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布変動のみを正確に検知するための検知手段を設け、これにより、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布の変動を検知している。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）極端紫外光を集光する集光反射鏡で反射された極端紫外光の照度を検知する検知手段を設け、この検知手段に、極端紫外光を絞り込むためのピンホールを有する絞り部材を設け、集光点に集光しないＥＵＶ光をカットする。
（２）上記（１）において、検知手段に、互いに離間して配置される複数の前記絞り部材を設ける。
（３）上記（２）において、前記各絞り部材を、各ピンホールが前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点と、前記集光反射鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ仮想線上に、並んで配置する。
（４）上記（１）（２）（３）において、前記検知手段を複数設け、各検知手段を前記集光反射鏡の光軸を中心とする円環上に並んで配置する。
（５）上記（４）において、検知手段に、前記絞り部材を通過した極端紫外光を、前記集光反射鏡の光軸から遠ざかる方向へ反射するための反射ミラーを設ける。
（６）上記（５）において、反射ミラーの反射面を波長１３．５ｎｍの極端紫外光を反射する面とする。
（７）上記（６）において、反射ミラーの反射面を、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）により形成する。
（８）上記（１）〜（７）において、集光反射鏡は、互いに接触することなく入れ子状に配置された複数の反射面を備え、前記検知手段の前記絞り部材は、上記集光反射鏡の光軸から最も遠方に配置された反射鏡で反射される極端紫外光の進行方向に配置される。
（９）上記（１）〜（７）の極端紫外光光源装置は、極端紫外光を放射するための原料と、前記原料の表面にエネルギービームを照射して前記原料を気化させるためのエネルギービーム照射手段と、前記気化した原料を、放電により上記チャンパ内で加熱励起しプラズマを発生させるための一対の放電電極と、前記放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、前記プラズマから放射される極端紫外光を所定の大きさに絞り込むための開口を有し、この開口が前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点に配置されたアパーチャー部材とを備える。
そこで、本発明においては、集光点に集光しないＥＵＶ光をカットし、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布変動のみを正確に検知するための検知手段を設け、これにより、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布の変動を検知している。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）極端紫外光を集光する集光反射鏡で反射された極端紫外光の照度を検知する検知手段を設け、この検知手段に、極端紫外光を絞り込むためのピンホールを有する絞り部材を設け、集光点に集光しないＥＵＶ光をカットする。
（２）上記（１）において、検知手段に、互いに離間して配置される複数の前記絞り部材を設ける。
（３）上記（２）において、前記各絞り部材を、各ピンホールが前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点と、前記集光反射鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ仮想線上に、並んで配置する。
（４）上記（１）（２）（３）において、前記検知手段を複数設け、各検知手段を前記集光反射鏡の光軸を中心とする円環上に並んで配置する。
（５）上記（４）において、検知手段に、前記絞り部材を通過した極端紫外光を、前記集光反射鏡の光軸から遠ざかる方向へ反射するための反射ミラーを設ける。
（６）上記（５）において、反射ミラーの反射面を波長１３．５ｎｍの極端紫外光を反射する面とする。
（７）上記（６）において、反射ミラーの反射面を、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）により形成する。
（８）上記（１）〜（７）において、集光反射鏡は、互いに接触することなく入れ子状に配置された複数の反射面を備え、前記検知手段の前記絞り部材は、上記集光反射鏡の光軸から最も遠方に配置された反射鏡で反射される極端紫外光の進行方向に配置される。
（９）上記（１）〜（７）の極端紫外光光源装置は、極端紫外光を放射するための原料と、前記原料の表面にエネルギービームを照射して前記原料を気化させるためのエネルギービーム照射手段と、前記気化した原料を、放電により上記チャンパ内で加熱励起しプラズマを発生させるための一対の放電電極と、前記放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、前記プラズマから放射される極端紫外光を所定の大きさに絞り込むための開口を有し、この開口が前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点に配置されたアパーチャー部材とを備える。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）極端紫外光を絞り込むためのピンホールを有する絞り部材を備えた極端紫外光の検知手段を備えているため、放電電極の磨耗、ホイルトラップの熱歪み、集光反射鏡の歪み等の種々の要因によって極端紫外光の角度分布特性が変動した場合であっても、当該極端紫外光の角度分布特性の変動の程度を高い精度で検知することができる。
（２）検知手段に、互いに離間して配置された複数の絞り部材を設けることにより、極端紫外光の角度分布特性の変動の程度をより高い精度で検知することができる。
また、絞り部材を、各ピンホールが前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点と、前記集光反射鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ仮想線上に並んで配置することにより、集光点に入射されないＥＵＶ光をカットして集光点に集光した光のみを検知することができ、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布変動を効果的に検出することができる。
（１）極端紫外光を絞り込むためのピンホールを有する絞り部材を備えた極端紫外光の検知手段を備えているため、放電電極の磨耗、ホイルトラップの熱歪み、集光反射鏡の歪み等の種々の要因によって極端紫外光の角度分布特性が変動した場合であっても、当該極端紫外光の角度分布特性の変動の程度を高い精度で検知することができる。
（２）検知手段に、互いに離間して配置された複数の絞り部材を設けることにより、極端紫外光の角度分布特性の変動の程度をより高い精度で検知することができる。
また、絞り部材を、各ピンホールが前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点と、前記集光反射鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ仮想線上に並んで配置することにより、集光点に入射されないＥＵＶ光をカットして集光点に集光した光のみを検知することができ、集光点に集光するＥＵＶ光の角度分布変動を効果的に検出することができる。
図１は、本発明の実施例のＥＵＶ光源装置の概略構成を示す図である。
ＥＵＶ光源装置は、前記図７に示したものと同様、放電電極を収容する放電部１ａと、ホイルトラップ５と集光反射鏡６とを収容するＥＵＶ集光部１ｂとにより構成されるチャンバ１を備える。
チャンバ１には、放電部１ａ、ＥＵＶ集光部１ｂを排気して、チャンバ１内を真空状態にするためのガス排気ユニット１ｃが設けられている。
一対の円板状の放電電極２ａ、２ｂは、絶縁部材２ｃを挟んで対向するよう配置され、各々の中心が同軸上に配置されている。
紙面において下方側に位置する放電電極２ｂには、モータ２ｄの回転軸２ｅが取付けられている。回転軸２ｅは、放電電極２ａの中心と放電電極２ｂの中心とが回転軸２ｅの同軸上に位置している。回転軸２ｅは、メカニカルシール２ｆを介してチャンバ１内に導入される。メカニカルシール２ｆは、チャンバ１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２ｅの回転を許容する。
ＥＵＶ光源装置は、前記図７に示したものと同様、放電電極を収容する放電部１ａと、ホイルトラップ５と集光反射鏡６とを収容するＥＵＶ集光部１ｂとにより構成されるチャンバ１を備える。
チャンバ１には、放電部１ａ、ＥＵＶ集光部１ｂを排気して、チャンバ１内を真空状態にするためのガス排気ユニット１ｃが設けられている。
一対の円板状の放電電極２ａ、２ｂは、絶縁部材２ｃを挟んで対向するよう配置され、各々の中心が同軸上に配置されている。
紙面において下方側に位置する放電電極２ｂには、モータ２ｄの回転軸２ｅが取付けられている。回転軸２ｅは、放電電極２ａの中心と放電電極２ｂの中心とが回転軸２ｅの同軸上に位置している。回転軸２ｅは、メカニカルシール２ｆを介してチャンバ１内に導入される。メカニカルシール２ｆは、チャンバ１内の減圧雰囲気を維持しつつ、回転軸２ｅの回転を許容する。
放電電極２ｂの下方側には、例えばカーボンブラシ等で構成される摺動子２ｇおよび２ｈが設けられている。
摺動子２ｇは、放電電極２ｂに設けられた貫通孔を介して放電電極２ａと電気的に接続される。摺動子２ｈは、放電電極２ｂと電気的に接続されている。
パルス電力供給部３は、摺動子２ｇ、２ｈを介して、それぞれ放電電極２ａ、２ｂにパルス電力を供給する。
円板状の放電電極２ａ，２ｂの周辺部は、エッジ形状に形成されている。また、放電電極２ｂの溝部２ｉには、高温プラズマ生成用の液体または固体の原料Ｍが配置されている。原料Ｍは、例えば、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）である。
パルス電力供給部３より放電電極２ａ、２ｂに電力が供給されると、両電極のエッジ部分間で放電が発生する。
放電が発生すると、放電電極２ａ，２ｂの周辺部は放電により高温となる。このため、放電電極２ａ，２ｂは、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属からなる。絶縁部材２ｃは、放電電極２ａと２ｂの間の絶縁を確保するため、窒化珪素、窒化アルミニウム、ダイヤモンド等からなる。
摺動子２ｇは、放電電極２ｂに設けられた貫通孔を介して放電電極２ａと電気的に接続される。摺動子２ｈは、放電電極２ｂと電気的に接続されている。
パルス電力供給部３は、摺動子２ｇ、２ｈを介して、それぞれ放電電極２ａ、２ｂにパルス電力を供給する。
円板状の放電電極２ａ，２ｂの周辺部は、エッジ形状に形成されている。また、放電電極２ｂの溝部２ｉには、高温プラズマ生成用の液体または固体の原料Ｍが配置されている。原料Ｍは、例えば、スズ（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）である。
パルス電力供給部３より放電電極２ａ、２ｂに電力が供給されると、両電極のエッジ部分間で放電が発生する。
放電が発生すると、放電電極２ａ，２ｂの周辺部は放電により高温となる。このため、放電電極２ａ，２ｂは、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属からなる。絶縁部材２ｃは、放電電極２ａと２ｂの間の絶縁を確保するため、窒化珪素、窒化アルミニウム、ダイヤモンド等からなる。
チャンバ１には、原料Ｍに対してレーザービームを照射して、原料Ｍを気化するためのエネルギービーム照射機４が設けられている。エネルギービーム照射機４から照射されるエネルギービームは、例えばレーザービームである。
放電電極２ｂの溝部２ｉに配置された高温プラズマ用の原料Ｍに対し、エネルギービーム照射機４からレーザー入射窓４ａを介してレーザービームが照射される。これによって、固体の原料Ｍが放電電極２ａと２ｂとの間で気化する。
ＥＵＶ集光部１ｂに配置されたホイルトラップ５は、放電電極を構成する物質、高温プラズマ発生用の原料Ｍを基にして発生するデブリが、集光反射鏡６に向けて飛散することを抑制するために設けられている。
ホイルトラップ５は、放射状に伸びる複数の薄板により仕切られる複数の狭い空間が形成されている。
放電電極２ｂの溝部２ｉに配置された高温プラズマ用の原料Ｍに対し、エネルギービーム照射機４からレーザー入射窓４ａを介してレーザービームが照射される。これによって、固体の原料Ｍが放電電極２ａと２ｂとの間で気化する。
ＥＵＶ集光部１ｂに配置されたホイルトラップ５は、放電電極を構成する物質、高温プラズマ発生用の原料Ｍを基にして発生するデブリが、集光反射鏡６に向けて飛散することを抑制するために設けられている。
ホイルトラップ５は、放射状に伸びる複数の薄板により仕切られる複数の狭い空間が形成されている。
ＥＵＶ集光部１ｂに配置された集光反射鏡６は、高温プラズマから放射された波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を反射するための光反射面６ａが形成されている。
集光反射鏡６は、互いに接触することなく入れ子状に配置された複数の光反射面６ａにより構成されている。
各光反射面６ａは、Ｎｉ（ニッケル）などからなる平滑面を有する主体材料の反射面側に、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｈ（ロジウム）などの金属を緻密にコーティングすることにより、０〜２５°の射入射角度の極端紫外光を良好に反射するように形成されている。
各光反射面６ａは、高温プラズマから放射されたＥＵＶ光を、集光点Ｐに集めるように構成される。
集光反射鏡６は、互いに接触することなく入れ子状に配置された複数の光反射面６ａにより構成されている。
各光反射面６ａは、Ｎｉ（ニッケル）などからなる平滑面を有する主体材料の反射面側に、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｈ（ロジウム）などの金属を緻密にコーティングすることにより、０〜２５°の射入射角度の極端紫外光を良好に反射するように形成されている。
各光反射面６ａは、高温プラズマから放射されたＥＵＶ光を、集光点Ｐに集めるように構成される。
集光反射鏡６の光出射方向には、ＥＵＶ光出射窓７が設けられている。
ＥＵＶ光出射窓７は、ＥＵＶ集光部１ｂに形成された開口からなる。
ＥＵＶ光出射窓７の先には、チャンバ１の外方に、アパーチャー部材８が配置されている。
アパーチャー部材８は、中央に開口を有するドーナツ状に構成され、当該開口がＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに配置されている。
ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐは、集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光が集光する集光点Ｐに一致する。
ＥＵＶ光出射窓７は、ＥＵＶ集光部１ｂに形成された開口からなる。
ＥＵＶ光出射窓７の先には、チャンバ１の外方に、アパーチャー部材８が配置されている。
アパーチャー部材８は、中央に開口を有するドーナツ状に構成され、当該開口がＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに配置されている。
ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐは、集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光が集光する集光点Ｐに一致する。
本発明のＥＵＶ光源装置の検知手段２０は、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐ以降におけるＥＵＶ光の角度分布変動を検知することを目的として設置されている。
集光点Ｐを通過した光が露光装置内に入射されるため、集光点Ｐ以降におけるＥＵＶ光の照度の角度分布変動を検知することによって、露光装置内に配置された被処理体に露光ムラが発生することを防止するためである。
ここで、上記したＥＵＶ光源装置は、図１に示すように、一対の放電電極２ａ，２ｂ間に形成されるプラズマが空間的広がりを有するため、プラズマから放射されるＥＵＶ光の全てが集光点Ｐに集光する訳ではない。むしろ、プラズマから放射されるＥＵＶ光のうち、集光点Ｐに集光する光は一部分である。
したがって、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光の角度分布変動を検知するためには、プラズマから放射される光のうち、集光点Ｐに集光しないＥＵＶ光をカットすることにより、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光のみを検知することが必要である。そのための検知手段について以下に説明する。
集光点Ｐを通過した光が露光装置内に入射されるため、集光点Ｐ以降におけるＥＵＶ光の照度の角度分布変動を検知することによって、露光装置内に配置された被処理体に露光ムラが発生することを防止するためである。
ここで、上記したＥＵＶ光源装置は、図１に示すように、一対の放電電極２ａ，２ｂ間に形成されるプラズマが空間的広がりを有するため、プラズマから放射されるＥＵＶ光の全てが集光点Ｐに集光する訳ではない。むしろ、プラズマから放射されるＥＵＶ光のうち、集光点Ｐに集光する光は一部分である。
したがって、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光の角度分布変動を検知するためには、プラズマから放射される光のうち、集光点Ｐに集光しないＥＵＶ光をカットすることにより、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光のみを検知することが必要である。そのための検知手段について以下に説明する。
図２は、ＥＵＶ光源装置を集光反射鏡側から見た正面図である。同図に示すように、ＥＵＶ光源装置は、ＥＵＶ光の照度を検知する複数の検知手段２０を備えている。複数の検知手段２０（図２では８個）は、集光反射鏡６の光軸を中心とする円環上において互いに等間隔で配置されている。各検知手段２０は、図１に示すように、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐ（集光反射鏡６の集光点）と、集光反射鏡６の光反射面６ａの先端部との間に配置されている。
図３は、極端紫外光を検知する検知手段を示す部分説明図である。同図に示すように、検知手段２０は、ＥＵＶ光の進行方向と平行に伸びる筒状の本体管２１と、当該本体管２１の側面に一体的に形成され、集光反射鏡の光軸から遠ざかる方向に伸びる枝管２２とを有する。本体管２１および枝管２２とは、各々の内部空間が連通している。
検知手段２０の本体管２１は、集光反射鏡６における光軸から最も遠方に配置された光反射面６ａから出射するＥＵＶ光の進行方向に配置されている。検知手段２０の枝管２２は、集光反射鏡６の光反射面６ａから出射されるＥＵＶ光の進行方向には配置されていない。
本体管２１の内部には、ピンホールを有する２つの絞り部材２３，２４と，波長選択素子２５と、反射ミラー２６とが、この順に集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光の進行方向に配置されている。
２つの絞り敵材２３、２４は、集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光の進行方向において、互いに離間して配置されている。
このような絞り部材２３，２４を設ける目的は、上記した集光点Ｐに入射されないＥＵＶ光をカットして集光点Ｐに集光した光のみを検知するためである。
検知手段２０の本体管２１は、集光反射鏡６における光軸から最も遠方に配置された光反射面６ａから出射するＥＵＶ光の進行方向に配置されている。検知手段２０の枝管２２は、集光反射鏡６の光反射面６ａから出射されるＥＵＶ光の進行方向には配置されていない。
本体管２１の内部には、ピンホールを有する２つの絞り部材２３，２４と，波長選択素子２５と、反射ミラー２６とが、この順に集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光の進行方向に配置されている。
２つの絞り敵材２３、２４は、集光反射鏡６から出射するＥＵＶ光の進行方向において、互いに離間して配置されている。
このような絞り部材２３，２４を設ける目的は、上記した集光点Ｐに入射されないＥＵＶ光をカットして集光点Ｐに集光した光のみを検知するためである。
各絞り部材２３、２４は、極めて微細なピンホールを有しており、ピンホールを通過しない光を吸収或いは反射することによって、カットする。
各絞り部材２３、２４は、各々のピンホール２３ａ，２４ａが、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐ（集光反射鏡の集光点）と集光反射鏡６の光反射面６ａにおける任意の点とを結ぶ仮想線上に並ぶように配置されている。
絞り部材２３、２４の個数は、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに入射しない光をカットすることができさえすれば、特に限定されない。絞り部材２３、２４の個数は、後述する理由により多数である方が好ましい。
ただし，絞り部材２３、２４の個数が少ない場合であっても、ピンホール２３ａ，２４ａの径を小さくしたり、或いは、互いに離間する絞り部材間の離間距離を大きくすることにより、上記の集光点Ｐに入射しないＥＵＶ光をカットすることができる。
各絞り部材２３、２４は、各々のピンホール２３ａ，２４ａが、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐ（集光反射鏡の集光点）と集光反射鏡６の光反射面６ａにおける任意の点とを結ぶ仮想線上に並ぶように配置されている。
絞り部材２３、２４の個数は、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに入射しない光をカットすることができさえすれば、特に限定されない。絞り部材２３、２４の個数は、後述する理由により多数である方が好ましい。
ただし，絞り部材２３、２４の個数が少ない場合であっても、ピンホール２３ａ，２４ａの径を小さくしたり、或いは、互いに離間する絞り部材間の離間距離を大きくすることにより、上記の集光点Ｐに入射しないＥＵＶ光をカットすることができる。
波長選択素子２５は、集光反射鏡６から出射する光のうち、波長５〜２０ｎｍのＥＵＶ光のみを透過させ、それ以外の波長の光を吸収又は反射することによってカットする。このような波長選択素子２５を絞り部材２３，２４の前方側に設けることにより、反射ミラー２６に入射する他の波長の光を低減することができる。
反射ミラー２６の光反射面は、集光反射鏡６から出射される波長１３．５ｎｍ±４％の波長域のＥＵＶ光を集光反射鏡６の光軸から遠ざかる方向へ反射するように配置されている。
反射ミラー２６の光反射面は、主として波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を枝管２２の方向へ反射させるもので、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（珪素）により構成されている。
各絞り部材２３、２４の各ピンホール２３ａ，２４ａを通過すると共に反射ミラー２６で反射したＥＵＶ光は、枝管２２の方向へ反射して、枝管２２の先端に固定された受光素子２７の受光面に入射する。
反射ミラー２６の光反射面は、集光反射鏡６から出射される波長１３．５ｎｍ±４％の波長域のＥＵＶ光を集光反射鏡６の光軸から遠ざかる方向へ反射するように配置されている。
反射ミラー２６の光反射面は、主として波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を枝管２２の方向へ反射させるもので、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（珪素）により構成されている。
各絞り部材２３、２４の各ピンホール２３ａ，２４ａを通過すると共に反射ミラー２６で反射したＥＵＶ光は、枝管２２の方向へ反射して、枝管２２の先端に固定された受光素子２７の受光面に入射する。
受光素子２７は、例えば、フォトダイオードなどによって構成されている。受光素子２７は、受光したＥＵＶ光に係る照度データを電気信号として制御手段３０（図１参照）に送信する。
制御手段３０は、受光素子２７から受信した照度データに基いて所定の演算処理を行うことにより、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに集光されたＥＵＶ光の角度分布変動を求める。 制御手段３０は、上記のようにして求めたＥＵＶ光の角度分布変動に基いて、集光反射鏡６の位置を補正するための位置補正データを集光反射鏡駆動機構４０に送信する。集光反射鏡駆動機構４０は、位置補正データに基いて集光反射鏡６を駆動して、集光点ＰにおけるＥＵＶ光の角度分布変動を補正する。
制御手段３０は、受光素子２７から受信した照度データに基いて所定の演算処理を行うことにより、ＥＵＶ光源装置の集光点Ｐに集光されたＥＵＶ光の角度分布変動を求める。 制御手段３０は、上記のようにして求めたＥＵＶ光の角度分布変動に基いて、集光反射鏡６の位置を補正するための位置補正データを集光反射鏡駆動機構４０に送信する。集光反射鏡駆動機構４０は、位置補正データに基いて集光反射鏡６を駆動して、集光点ＰにおけるＥＵＶ光の角度分布変動を補正する。
本発明のＥＵＶ光源装置においては、ＥＵＶ光の照度を検知するための検知手段２０が、ピンホールを有する絞り部材を備えているため、具体的に、以下のような効果を期待することができる。以下、図４と図５を用いて説明する。
図４に、ピンホールを有する絞り部材を備えていない比較例のＥＵＶ光源装置を示す。図５に、ピンホールを有する絞り部材を２つ備えた本発明のＥＵＶ光源装置の一例を示す。なお、図５においては，便宜のため、図３に示す検知手段２０のうちの絞り部材２３′、２４′、受光素子２７′のみを示す。
図４に、ピンホールを有する絞り部材を備えていない比較例のＥＵＶ光源装置を示す。図５に、ピンホールを有する絞り部材を２つ備えた本発明のＥＵＶ光源装置の一例を示す。なお、図５においては，便宜のため、図３に示す検知手段２０のうちの絞り部材２３′、２４′、受光素子２７′のみを示す。
図４と図５のＥＵＶ光源装置は、集光反射鏡と集光点Ｐとの間に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を検知するための受光素子２７′が配置されている。
比較例のＥＵＶ光源装置によると、図４に示すように、一対の放電電極間に形成されたプラズマから放射される全てのＥＵＶ光が受光素子２７′の受光面に入射する。そのため、受光素子２７’の受光面には、集光点Ｐに集光する光（集光点に角度αで入射する光）と共に、集光点Ｐに集光しない光も入射する。したがって、比較例のＥＵＶ光源装置によれば、集光点Ｐに集光する光の照度の角度分布変動を正確に検知することができない。
これに対し、図５に示す本発明のＥＵＶ光源装置の一例によれば、互いに離間する２つの絞り部材２３′、２４′が受光素子２７′の事前に設けられている。したがって、プラズマから放射される全てのＥＵＶ光のうち、集光点Ｐに入射しないＥＵＶ光が絞り部材２３′と２４′によってカットされ、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光（集光点に角度αで入射する光）のみが受光素子２７′の受光面に入射する。したがって、本発明のＥＵＶ光源装置の一例によれば、集光点Ｐに集光する光の照度の角度分布変動を正確に検知することができる。
比較例のＥＵＶ光源装置によると、図４に示すように、一対の放電電極間に形成されたプラズマから放射される全てのＥＵＶ光が受光素子２７′の受光面に入射する。そのため、受光素子２７’の受光面には、集光点Ｐに集光する光（集光点に角度αで入射する光）と共に、集光点Ｐに集光しない光も入射する。したがって、比較例のＥＵＶ光源装置によれば、集光点Ｐに集光する光の照度の角度分布変動を正確に検知することができない。
これに対し、図５に示す本発明のＥＵＶ光源装置の一例によれば、互いに離間する２つの絞り部材２３′、２４′が受光素子２７′の事前に設けられている。したがって、プラズマから放射される全てのＥＵＶ光のうち、集光点Ｐに入射しないＥＵＶ光が絞り部材２３′と２４′によってカットされ、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光（集光点に角度αで入射する光）のみが受光素子２７′の受光面に入射する。したがって、本発明のＥＵＶ光源装置の一例によれば、集光点Ｐに集光する光の照度の角度分布変動を正確に検知することができる。
なお、図６は，本発明のＥＵＶ光源装置の他の例を示す。図６に示すＥＵＶ光源装置は、受光素子２７′の事前に１つの絞り部材２３′が設けられている。
すなわち、図６に示すＥＵＶ光源装置によれば、集光点Ｐに集光しないＥＵＶ光の大部分をカットすることができる。したがって、このような図６に示すＥＵＶ光源装置は、図５に示すＥＵＶ光源装置ほどではないにせよ、図４に示すＥＵＶ光源装置に比べて、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光の角度分布の変動を正確に検知することができる。
すなわち、図６に示すＥＵＶ光源装置によれば、集光点Ｐに集光しないＥＵＶ光の大部分をカットすることができる。したがって、このような図６に示すＥＵＶ光源装置は、図５に示すＥＵＶ光源装置ほどではないにせよ、図４に示すＥＵＶ光源装置に比べて、集光点Ｐに集光するＥＵＶ光の角度分布の変動を正確に検知することができる。
１ チャンバ
１ａ 放電部
１ｂ ＥＵＶ集光部
１ｃ ガス排気ユニット
２ａ、２ｂ 放電電極
２ｃ 絶縁部材
２ｄ モータ
２ｅ 回転軸
３ パルス電力供給部
４ エネルギービーム照射機
５ ホイルトラップ
６ 集光反射鏡
７ ＥＵＶ光出射窓
８ アパーチャー部材
２０ 検知手段
２１ 本体管
２２ 枝管
２３，２４ 絞り部材
２３ａ，２４ａ ピンホール
２５ 波長選択素子
２６ 反射ミラー
２７ 受光素子
３０ 制御手段
４０ 集光反射鏡駆動機構
Ｍ 原料
１ａ 放電部
１ｂ ＥＵＶ集光部
１ｃ ガス排気ユニット
２ａ、２ｂ 放電電極
２ｃ 絶縁部材
２ｄ モータ
２ｅ 回転軸
３ パルス電力供給部
４ エネルギービーム照射機
５ ホイルトラップ
６ 集光反射鏡
７ ＥＵＶ光出射窓
８ アパーチャー部材
２０ 検知手段
２１ 本体管
２２ 枝管
２３，２４ 絞り部材
２３ａ，２４ａ ピンホール
２５ 波長選択素子
２６ 反射ミラー
２７ 受光素子
３０ 制御手段
４０ 集光反射鏡駆動機構
Ｍ 原料
Claims (9)
- 極端紫外光を集光する集光反射鏡と、
集光反射鏡で反射された極端紫外光の照度を検知する検知手段とを備え、
前記検知手段が、極端紫外光を絞り込むためのピンホールを有する絞り部材を備える
ことを特徴とする極端紫外光光源装置。 - 前記検知手段が、互いに離間して配置される複数の前記絞り部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の極端紫外光光甑装置。 - 前記各絞り部材は、各ピンホールが、前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点と、前記集光反射鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ仮想線上に、並んで配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の極端紫外光光源装置 - 前記検知手段が、複数設けられ、
各検知手段が、前記集光反射鏡の光軸を中心とする円環上に並んで配置されていることを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記検知手段が、前記絞り部材を通過した極端紫外光を、前記集光反射鏡の光軸から遠ざかる方向へ反射するための反射ミラーを備える
ことを特徴とする請求項４に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記反射ミラーが、波長１３．５ｎｍの極端紫外光を反射する反射面を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記反射ミラーの反射面が、Ｍｏ／Ｓｉにより形成される
ことを特徴とする請求項６に記載の極端紫外光光源装置。 - 前記集光反射鏡が、互いに接触することなく入れ子状に配置された複数の反射面を備え、
前記検知手段の前記絞り部材が、前記集光反射鏡の光軸から最も遠方に配置された反射鏡で反射される極端紫外光の進行方向に配置されている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または請求項７に記載の極端紫外光光源装置。 - 極端紫外光を放射するための原料と、
前記原料の表面にエネルギービームを照射して前記原料を気化させるためのエネルギービーム照射手段と、
前記気化した原料を、放電により上記チャンパ内で加熱励起しプラズマを発生させるための一対の放電電極と、
前記放電電極にパルス電力を供給するパルス電力供給手段と、
前記プラズマから放射される極端紫外光を所定の大きさに絞り込むための開口を有し、
この開口が前記集光反射鏡から出射する極端紫外光が集光する集光点に配置されたアパーチャー部材と、を備える
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または請求項８に記載の極端紫外光光源装置。
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- 2008-11-19 JP JP2008295285A patent/JP2010123714A/ja active Pending
-
2009
- 2009-11-06 US US12/613,716 patent/US20100123086A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-18 NL NL2003819A patent/NL2003819C2/en not_active IP Right Cessation
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| US20100123086A1 (en) | 2010-05-20 |
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